研究背景
某些癌症类型对女性和男性患者的影响不成比例。原因包括男性/女性生理差异、性激素的影响、危险行为、环境暴露以及性染色体X和Y的遗传学。Y丢失 (LOY) 在老年男性的外周血细胞中很常见，这种现象与多种疾病有关。然而，人们对LOY在肿瘤中的出现频率和作用知之甚少。数据来源研究思路
通过WES的体细胞拷促卵泡激素贝、PCAWG WGS样本的Y状态分析及其与TCGA WES数据集的比较、生存分析、单细胞LOY基因的克隆性分析等生信分析手段对癌症基因组图谱 (TCGA) 中超过5000个男性肿瘤的Y染色体进行全面分析，以阐明Y染色体缺失与肿瘤之间的关系。主要结果
1.LOY 是原发性癌症中常见的躯体事件
作者使用TCGA的WES分别分析5014个男性和5394个女性原发性肿瘤中的X、Y和两个拟常染色体区域（PAR1和PAR2）。此外，通过RNA-seq测量功能性LOY (fLOY)，作为没有WES或正常对照数据的样品的替代方法，证实基因表达可以可靠地检测LOY（图1A）。观察到一系列 Y 复制事件，最常见的是促卵泡激素完全LOY (28%)。存在额外拷贝时的相对LOY (rLOY)也以2%的频率发生（图1B、C）。总体而言，5014个男性肿瘤中有1504个（30%）具有完全或相对LOY。正如预期的那样，与野生型 (WT) Y样本相比，来自外显子组的LOY调用伴随着Y连锁基因表达的丧失（图1B、D），并且PAR基因表达中值降低了32%。2.不同肿瘤类型的LOY率及其与非整倍性的
关联
与染色体获得和丢失的其他模式一样，不同Y染色体事件的频率因癌症类型而异（图2A）。完全LOY在肾乳头状癌 (KIRP；80%) 和食管癌 (ESCA；57%) 中最常见，在嗜铬细胞瘤和副神经节促卵泡激素瘤 (PCPG) 和胸腺瘤 (THYM) 中低至<2%。通过显著性基因组识别对arm-level损失进行统计评估癌症靶标（GISTIC）证实许多肿瘤类型中Yq和Yp显著同时丢失（图2B）。为了回答体细胞 LOY是否与原发性肿瘤中的基因组不稳定性相关，作者将 LOY 频率与基因组加倍事件和非整倍性进行比较，以仅常染色体的arm-level损失来衡量。经历基因组加倍的肿瘤更有可能存在各种Y拷贝变化（图 2C）。与 WT肿瘤相比，LOY肿瘤的arm-level损失也明显更多（图 2D）。在rLOY作为基因组加倍产物的肿瘤中，总体arm-level丢失频率最高（图 2C 、D）。在肿瘤类型水平上，LO促卵泡激素Y频率与常染色体臂丢失的平均数量相关，UVM、KIRP和弥漫性B细胞淋巴瘤 (DLBC)的比例相对较高（图2E）。在根据每个染色体臂上的基因数量调arm-level改变总体频率的背景模型下，Yp和Yq丢失频率在 KIRP中仍然是异常值，UVM和肾透明细胞癌 (KIRC)表明至少在这些肿瘤类型中，LOY 不是由于大小相关的随机丢失和缺乏选择造成的（图 2F 和 2G）。3.LOY与TP53和其他点突变驱动因素的关联
在TCGA泛癌症队列中，LOY肿瘤中常见TP53破坏性突变常见的肿瘤类型(图3A)，并在PCAWG中得到证实。在几种癌症类型中，LOY富促卵泡激素含TP53突变肿瘤，高度非整倍体肿瘤(图2和3B)显示两种变化显著重叠。重要的是，几种肿瘤类型在没有TP53突变的情况下具有高Loy组分(图3B、C)。这些数据进一步证明LOY不是这些疾病基因组不稳定的结果。比较LOY在不同肿瘤类型中的CCF分布，发现LOY存在于UVM、KICH、肾上腺皮质癌(ACC)和脑低级别胶质瘤(LGG)的几乎所有癌细胞中(图3D)。相反，许多其他类型的肿瘤有广泛的LOY CCF分布，特别是那些具有普遍的TP53突变的肿瘤，这表明在许多肿瘤类型中，LOY通常遵循TP53失活诱导的基因组不稳定性。接下来，评估了 LOY 是否与癌症驱动基因的突变相关。证实了上述讨论的与染色促卵泡激素体不稳定性的联系，最显著相关的突变驱动基因是泛癌组中的TP53（图3E），以及COAD、头颈鳞癌（HNSC）和肺腺癌（LUAD）（图3F），其中TP53突变是克隆性的并且基因组不稳定性很高。4.LOY 预测患者结果
为了测试体细胞 LOY 是否与患者结果相关，对所有男性TCGA病例进行了生存分析，并提供无进展生存期(PFS)和Y染色体状态信息。尽管泛癌分析必然受到肿瘤类型的影响，但观察到LOY肿瘤的结果较差（图4A）。按肿瘤分期进行分层，证实了LOY肿瘤结局较差的趋势。在各个肿瘤类型中，生存回归分析通过每种肿瘤类型中丢失的染色体臂数量来解释诊断时的促卵泡激素年龄和整体染色体不稳定性，结果表明LOY与UVM 中不良PFS独立显著相关（图4B、C）。5.LOY是葡萄膜黑色素瘤的候选驱动程序事件
作者发现在TCGA队列中，WT和LOY之间UVM诊断的中位年龄有10年的差异(图5A)。作者用基因表达谱在39名男性UVM患者的独立队列中验证了LOY和WT肿瘤之间的显著结局差异。证实了这些患者中有49%患有基于Y表达的FLOY，并且这些患者的预后明显更差(图5B)。此外，作者发现LOY肿瘤比WT肿瘤更容易转移，这一趋势在验证数据集中得到了证实(图5C)。与癌细胞的转移潜能和侵袭性相关的上皮到间充质(EMT)基因表达分数(图5D)和亚克促卵泡激素隆性基因组分数(图5E)在LOY组显著高于WT组。为了测试两个队列中看到的LOY结果差异是否可以通过这些潜在的改变来解释，计算了肿瘤中事件的重叠（图5F）。LOY肿瘤中GNA11突变丰富，GNAQ突变缺失，这表明LOY在GNA11但不存在GNAQ基因型的情况下具有潜在的选择性优势。进一步支持LOY的独立作用。多变量Cox比例风险模型考虑了UVM中已知的结果预测因子，维持LOY作为显著预测因子（图5G）。此外，作者比较了雄性LOY和WT肿瘤之间的基因表达谱，以确定差异调节的候选Y连锁驱动因素。几乎所有显著差异表达基因（DEG）都位于Y上（图5H）。接下来，作者试图通过直接评估来自TCGA和单细胞促卵泡激素的批量样品中LOY的分数来了解UVM中LOY的克隆性。关键驱动因素，包括 3p/3q丢失和BAP1突变（图5I）。单细胞基因表达谱中的系统发育重建将LOY与单体 3和其他拷贝数驱动事件一起绘制（图5J）。总的来说，五分之四的男性肿瘤有相当大的fLOY待完成，非恶性细胞中的LOY百分比要小得多（图5K）。总之，这些结果表明，性染色体丢失不仅仅是年龄的结果，还意味着X和Y上共享同源基因之间的遗传驱动事件。6.LOY细胞系中的差异依赖性
最后，作者搜索了在具有LOY的雄性细胞系中发现的基因依赖性，作为特定的、潜在的可针对的漏洞。fLOY细胞系总体上的最大依促卵泡激素赖性是DDX3X和 EIF1AX，以及DDX3Y和EIF1AX的X连锁同源EIF1AY（图6A、B）。DDX3X/DDX3Y 是参与转录的RNA解旋酶。EIF1AX/EIF1AY是必需且普遍表达的翻译起始因子，并且EIF1AX在多种癌症类型中发生体细胞突变。值得注意的是，虽然LOY细胞系更依赖于这些基因，这两个基因在非LOY细胞系中具有较低的效应分数，这表明影响X连锁旁系同源物的更广泛依赖性或额外改变的可能性。因此，DDX3X和EIF1AX代表了两个可以在LOY肿瘤中进行治疗的复杂漏洞。文章小结
本文提供了TCGA中来自男性患者的超过5000个原发肿瘤中的LOY的促卵泡激素综合目录。发现LOY率随肿瘤类型的不同而不同，并提供了LOY是驱动还是伴随事件的证据。葡萄膜黑色素瘤的LOY与年龄和生存期有关，是预后不良的独立预测因子。LOY在男性细胞系中产生了对DDX3X和EIF1AX的共同依赖，这表明LOY产生了独特的漏洞，可以用于治疗。新的研究方向小途已经带给大家啦！对于这种已经得到顶级期刊证实的研究，接下来想做这方面研究的小伙伴们，只需要具体到某一种癌症去做细致的研究，也能取得别样的成果！小途有话说生信路公众号持续为大家带来最新的生信思路，更多的创新性分析思路请点击往期推荐，快来查看吧！想复现这种思路或者定制更多创新性思路欢迎直接call小途，我们团队竭诚为您的科研促卵泡激素助力！往期回顾
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